阶段一 · 打好地基 · 模块 2 · 第 3 课 / 共 28 课

EEGLAB 入门与数据导入（预处理·上）

把一份数据从硬盘上的 .edf 文件，变成 EEGLAB 里结构清晰、电极定位正确、参考明确的 EEG 结构体。这一步不"洗数据"，但做错了后面全错。

🕐 60 分钟🎯 难度：入门✅ 前置：2.1 Matlab 基础

🎯 本节学习目标

  • 独立完成 EEGLAB 的下载、安装与启动排错
  • 掌握 EEGLAB 主界面的菜单逻辑与 EEG 结构体的关键字段
  • 会导入 .edf / .bdf / .set 格式数据，并核对采样率、通道数、时长
  • 会用滚动图（scroll plot）初查数据质量
  • 理解"参考"的概念，能根据研究选择平均参考或乳突参考，并完成电极定位

一、EEGLAB 是什么

EEGLAB 是加州大学圣地亚哥分校（UCSD）Makeig 实验室开发的开源 Matlab 工具包， 是世界上使用最广的脑电分析软件。它最大的优点是图形界面（GUI）和脚本两种模式并存： 新手可以点菜单入门，熟练后所有菜单操作都有对应的命令（菜单操作的记录可以用 eegh 查看）， 为模块 2.4 的批处理铺路。

二、安装 EEGLAB

  1. 从官网 sccn.ucsd.edu/eeglab 下载压缩包（建议下 stable 稳定版）；
  2. 解压到一个纯英文、无空格的路径，例如 D:\eeglab；
  3. 在 Matlab 中 cd D:\eeglab，然后输入 eeglab 回车；
  4. 看到主窗口弹出，即安装成功。也可以 addpath(genpath('D:\eeglab')) 后 savepath，以后随时可用。
常见报错原因解决办法
Undefined function or variable 'eeglab'没进入 eeglab 目录 / 没加路径先 cd 到解压目录，或 addpath(genpath(...))
界面弹出但乱码或字体异常Matlab 版本过老建议 Matlab R2018b 及以上
导入数据时 unrecognized file format路径含中文/空格，或文件损坏移动文件到英文路径，检查文件能否在原软件打开
提示缺少某个 .m 文件解压不完整 / 杀毒软件删了文件重新解压，将解压目录加入杀毒白名单

三、界面与数据结构

EEGLAB 的功能都在顶部菜单：File（导入导出）、Edit（通道与参考）、 Plot（画图）、Tools（滤波、ICA、分段、统计等核心功能都在这）。 导入数据后，可以在 Matlab 命令行查看 EEG 结构体：

Matlab
EEG            % 打印结构体概览，重点看下面几个字段
EEG.data       % 通道 x 时间点 的数据矩阵（就是你 2.1 学的那个矩阵！）
EEG.nbchan     % 通道数
EEG.pnts       % 每段数据的时间点数
EEG.srate      % 采样率 (Hz)
EEG.times      % 时间轴 (ms)
EEG.chanlocs   % 每个电极的位置和名称
EEG.event      % 事件标记（刺激、反应等）
EEG.setname    % 当前数据集名称

四、导入第一份数据

以最常见的欧洲数据格式 .edf / .bdf 为例：

  1. File > Import data > Using EEGLAB functions and plugins > From BIOsemi (.bdf) / EDF (.edf) files（不同版本菜单略有差异）；
  2. 选择数据文件，一路确定；
  3. 导入后主窗口会显示通道数、采样率、时间长度——先核对这三项与采集记录一致；
  4. File > Save current dataset 保存为 .set / .fdt（EEGLAB 原生格式，后续读写都方便）。
💡 没有自己的数据？

用我们的公开数据集下载一份练习数据（推荐从带 .set 格式的入手），本模块所有操作都能照做。

五、滚动图：数据质量初查

Plot > Channel data (scroll) 打开滚动图。建议先把时间窗设为 5–10 秒，快速浏览整段数据，重点看三件事：

  • 有没有整通道的坏道：持续平线、剧烈毛刺、与其他通道明显不一样的通道；
  • 伪迹的严重程度：眨眼多不多（前额大幅慢波）、被试有没有咬牙（全脑高频毛刺）；
  • 整体漂移：慢速上下漂移提示需要高通滤波（2.3 节）。

六、电极定位

Edit > Channel locations。如果采集时导出过电极坐标文件就选择读入； 没有的话点 No, call file editor，用标准 10-20 系统模板 （Look up locs 按钮可按电极名自动匹配）。

⚠️ 电极名必须规范

自动定位依赖标准电极名（Fp1、Cz、O2……）。如果采集软件导出的是 EEG 001 这类编号，需要先改名为标准名，否则后面画地形图、溯源全部没法做。

七、重参考：电位是相对的

📖 概念：参考电极

电位没有绝对值，只有"相对于某个点"的差。采集时放大器以某个电极为参考（如头顶 CZ 或单侧乳突）， 这个"相对关系"会影响所有后续结果。分析前统一参考，就是为了让不同被试、不同设备的数据可比。

参考方式怎么做适用场景注意
平均参考每个时间点减去所有通道的均值最常用的事实标准；溯源分析的前提坏通道会污染均值，先处理坏道（2.3）
乳突参考以左右乳突（M1/M2）平均为参考传统 ERP 研究沿用惯例（便于与老文献对比）颞叶附近通道的电活动会被"吃掉"一部分
鼻尖/前额参考记录时单设参考电极特定范式惯例鼻尖电极阻抗难维持，噪声偏大

操作：Edit > Re-reference the data，选平均参考时勾选 Compute average reference；需要乳突参考时在通道列表里选 M1、M2。

八、选通道与降采样

  • 选通道：Edit > Select data，去掉 EOG、ECG 等非脑电通道（记下它们的编号，ICA 阶段可以先用）；
  • 降采样：Tools > Change sampling rate，例如 1000Hz 降到 250Hz，文件缩小 4 倍、计算快 4 倍。代价是高频信息被丢弃——研究 gamma（>30Hz）时按奈奎斯特定理至少保留目标频率的 2 倍以上，建议 2.5 倍。
📌 本节交付物

到这一节结束，你应该得到一个.set 文件：电极定位正确、参考统一、采样率合理、通道干净。它是 2.3 节所有清洗步骤的输入。

📌 本节小结

  • EEGLAB 安装三要素：英文路径、addpath、Matlab R2018b+
  • EEG.data 是通道×时间矩阵——GUI 操作的本质就是操作这个矩阵
  • 导入数据后先核对：通道数、采样率、时长；用滚动图初查坏道与伪迹
  • 电极定位依赖标准电极名；这是地形图和溯源的前置条件
  • 参考决定可比性：默认用平均参考；与老文献对比时可用乳突参考

✏️ 课后练习

  1. 下载一份公开数据集，完成"导入 → 核对信息 → 滚动图浏览 → 电极定位 → 平均参考 → 降采样到 250Hz"，保存为 lesson22.set。
  2. 在命令行输入 EEG，抄下 nbchan、srate、pnts 三个字段的值，并手算这份数据大约多长（分钟）。
  3. 用滚动图找出 3 个疑似坏通道和 2 段明显伪迹，记录时间点，2.3 节会用到。